無(wú)人值守監(jiān)控技術(shù)在變電站中的應(yīng)用

孫婷婷

(中國(guó)石油集團(tuán)電能有限公司電力研究設(shè)計(jì)院，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

由于遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，大慶油田供電公司所屬變電站值守由“少人”向“無(wú)人”管理方式的轉(zhuǎn)變，到2021年底，35座變電站實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守。無(wú)人值守變電站監(jiān)控技術(shù)及其管理模式已經(jīng)是油田電網(wǎng)發(fā)展的必由之路。

1 無(wú)人值守變電站發(fā)展現(xiàn)狀

從人員成本、運(yùn)維車輛成本、自用電成本等方面綜合考慮，35座無(wú)人值守變電站每年節(jié)省費(fèi)用可達(dá)1500余萬(wàn)元。

遠(yuǎn)方監(jiān)控中心通過(guò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)方集中監(jiān)控取代過(guò)去的每座變電站以人為主的監(jiān)控，利用無(wú)人值守變電站自動(dòng)裝置采集到的數(shù)據(jù)信息和計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力及邏輯判斷能力，通過(guò)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人值守變電站各種電氣設(shè)備運(yùn)行狀況的自動(dòng)監(jiān)視和控制，實(shí)現(xiàn)了遙測(cè)無(wú)差錯(cuò)、遙信無(wú)誤動(dòng)、遙控?zé)o事故。

巡視操作隊(duì)通過(guò)推行標(biāo)準(zhǔn)化交接班、標(biāo)準(zhǔn)化巡視、標(biāo)準(zhǔn)化操作、標(biāo)準(zhǔn)化缺陷管理、標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)急管理、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)管理，未發(fā)生過(guò)一起因現(xiàn)場(chǎng)巡視不及時(shí)、操作不規(guī)范造成的變電事故。

2 無(wú)人值守關(guān)鍵技術(shù)

實(shí)現(xiàn)變電站無(wú)人值守要解決遠(yuǎn)方監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱“監(jiān)控主站”)、無(wú)人值守變電站的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱“被控子站”)以及監(jiān)控主站與被控子站之間的數(shù)據(jù)通信傳輸網(wǎng)三個(gè)方面的技術(shù)問(wèn)題。

2.1 遠(yuǎn)方監(jiān)控中心建設(shè)

在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，基于SD-6000電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)了綜合接入容量飽和、后續(xù)無(wú)人值守變電站無(wú)法接入等問(wèn)題?？紤]到電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展，經(jīng)過(guò)論證，大慶油田供電公司提出了“對(duì)遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)，建立星火、會(huì)戰(zhàn)兩個(gè)監(jiān)控中心”方案，其監(jiān)控主站建設(shè)主要包括硬件體系建設(shè)、軟件體系建設(shè)和OPEN-3000SCADA監(jiān)控系統(tǒng)功能的工程化應(yīng)用3個(gè)部分。星火、會(huì)戰(zhàn)兩個(gè)監(jiān)控中心采用相同的建設(shè)方案。

2.1.1 硬件體系建設(shè)

(1) 硬件配置。監(jiān)控中心硬件配置服務(wù)器柜2面，交換機(jī)柜1面，前置機(jī)柜1面，值班員工作站4個(gè)(或2個(gè)雙屏顯示)，維護(hù)工作站1個(gè)，報(bào)表工作站1個(gè)、打印機(jī)1臺(tái)；系統(tǒng)時(shí)鐘采用雙網(wǎng)配置；前置系統(tǒng)最多可接入96座變電站；星火監(jiān)控中心增加了大屏幕顯示單元，實(shí)現(xiàn)“分屏、多任務(wù)”顯示。

(2) 關(guān)鍵技術(shù)。前置數(shù)據(jù)采集使用按口值守技術(shù)監(jiān)視主備用通道，解決雙機(jī)一忙一閑問(wèn)題，保證負(fù)載均衡運(yùn)行高效，及時(shí)發(fā)現(xiàn)通道故障；使用前置數(shù)據(jù)保險(xiǎn)箱技術(shù)，解決通道瞬間故障造成的數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題。

2.1.2 軟件體系建設(shè)

(1) 軟件配置。監(jiān)控中心軟件包括操作系統(tǒng)層、支撐平臺(tái)層和應(yīng)用層3個(gè)層次，其中操作系統(tǒng)層選用LINUX和WINDOWS XP操作系統(tǒng)；支撐平臺(tái)層是整個(gè)體系結(jié)構(gòu)的核心，分為集成總線、數(shù)據(jù)總線、公共服務(wù)3個(gè)部分；應(yīng)用層主要選用OPEN-3000SCADA監(jiān)控系統(tǒng)。

(2) 關(guān)鍵技術(shù)。OPEN-3000SCADA監(jiān)控系統(tǒng)遵循IEC 61970，IEC 61968國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)和數(shù)據(jù)訪問(wèn)平臺(tái)。系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放、接入能力強(qiáng)，理論上可以無(wú)限大，目前國(guó)網(wǎng)最大接入數(shù)量為300座(蘇州供電公司)，運(yùn)行一切正常。

2.1.3 工程化應(yīng)用

結(jié)合油田主網(wǎng)情況，在OPEN-3000SCADA監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，完成了星火、會(huì)戰(zhàn)兩個(gè)監(jiān)控中心和35座無(wú)人值守變電站的工程化應(yīng)用，繪制畫(huà)面(含間隔圖) 2106幅，主要包含以下應(yīng)用。

(1) SCADA監(jiān)控功能應(yīng)用。繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、35座無(wú)人值守變電站的主接線圖、電壓棒圖、站工況圖、地理信息圖、潮流圖以及一次設(shè)備參數(shù)錄入、數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接；35座變電站三遙點(diǎn)表錄入和保護(hù)信息量導(dǎo)入等。

(2) FES前置功能應(yīng)用。繪制廠站監(jiān)視、通道監(jiān)視圖，前置參數(shù)和遙控點(diǎn)號(hào)錄入等。

(3) SYS系統(tǒng)功能應(yīng)用。繪制節(jié)點(diǎn)監(jiān)視圖、交換機(jī)狀態(tài)圖、磁盤監(jiān)視圖、應(yīng)用監(jiān)視圖等；系統(tǒng)管理、圖形管理、權(quán)限管理、責(zé)任區(qū)管理；采樣定義、公式定義、功率總加定義、電度日?qǐng)?bào)月報(bào)的定義及制作；紅限值定義、告警定義和告警信息分類，變壓器檔位、主變溫度、功率因數(shù)、小電流接地BCD碼轉(zhuǎn)換等特殊公式計(jì)算等。

2.2 遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)建設(shè)

數(shù)據(jù)通信傳輸是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控的重要環(huán)節(jié)；遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)通信傳輸質(zhì)量往往是制約無(wú)人值守的關(guān)鍵。星火監(jiān)控中心新建了中興SDH2.5G光端機(jī)1套，擴(kuò)容泰科SDH光端機(jī)1套(由155 M升級(jí)至622 M)；會(huì)戰(zhàn)監(jiān)控中心擴(kuò)容泰科SDH光端機(jī)1套(由155 M升級(jí)至622 M)，新建PCM基群復(fù)接設(shè)備1套；除南五支環(huán)外，電力調(diào)度中心、星火監(jiān)控中心、會(huì)戰(zhàn)監(jiān)控中心之間的通信已形成自愈環(huán)網(wǎng)，基本滿足遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)通信傳輸要求。關(guān)口變電站采用“雙發(fā)雙收”方式，數(shù)據(jù)同時(shí)上送調(diào)度中心和兩個(gè)監(jiān)控中心；其他非關(guān)口變采用“一發(fā)雙收”方式，先由無(wú)人值守變電站上送數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心，再由監(jiān)控中心整體打包轉(zhuǎn)發(fā)給電力調(diào)度中心。

2.3 無(wú)人值守變電站遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)建設(shè)

該供電公司管轄變電站的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)主要有兩大類：一類是綜合自動(dòng)化變電站的北京四方CSM系列、南瑞繼保RCS系列、新世紀(jì)DXX系列遠(yuǎn)動(dòng)裝置，另一類是常規(guī)變電站的南瑞科技FJY-3型和FZY/CAS200OR型遠(yuǎn)動(dòng)終端(RTU)。結(jié)合檢修，對(duì)具備技術(shù)條件的35座變電站遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)與遠(yuǎn)方監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試，共接入遙測(cè)量19403個(gè)、遙信量26809個(gè)、遙控量2728個(gè)，完成了計(jì)劃接入目標(biāo)的100 %。

2.4 新的運(yùn)行管理模式建設(shè)

與電力調(diào)度中心、北區(qū)運(yùn)行調(diào)度業(yè)務(wù)相對(duì)應(yīng)，建立星火、會(huì)戰(zhàn)2個(gè)遠(yuǎn)方監(jiān)控中心實(shí)行集中監(jiān)控，成立星火、登峰、廣廈、會(huì)戰(zhàn)、張鐵匠5個(gè)巡檢操作隊(duì)進(jìn)行分區(qū)巡檢操作，對(duì)城市中心區(qū)35座變電站實(shí)行無(wú)人值守管理。

3 存在的主要問(wèn)題及優(yōu)化方向

為全面實(shí)現(xiàn)“五遙”(遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)、遙視)功能，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到全國(guó)一流供電企業(yè)水平，以及城市中心區(qū)35座變電站全部實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的目標(biāo)，還需要解決以下問(wèn)題。

3.1 完善遙信問(wèn)題

消弧線圈動(dòng)作、直流接地，小電流接地選線、風(fēng)冷故障等信號(hào)無(wú)法通過(guò)硬接點(diǎn)或采用特殊定義方式上傳的，今后將采用新增測(cè)控裝置或改造風(fēng)冷控制箱等措施，采取硬接點(diǎn)接入或采用通信規(guī)約方式接入(必要時(shí)需加規(guī)約轉(zhuǎn)換器)。這類問(wèn)題涉及的設(shè)備廠家較多，需列入改造計(jì)劃逐一加以解決。

3.2 完善遙控問(wèn)題

目前對(duì)斷路器已實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)方遙控，通過(guò)對(duì)部分變電站實(shí)現(xiàn)電動(dòng)刀閘改造可逐步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方遙控功能，尤其要對(duì)操作次數(shù)較多的變電站進(jìn)行刀閘電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)改造。此外，集中式故障錄波器有時(shí)發(fā)生無(wú)法遠(yuǎn)傳現(xiàn)象，絕大多數(shù)通過(guò)重新上電啟動(dòng)后即可恢復(fù)正常；實(shí)行無(wú)人值守后，現(xiàn)場(chǎng)重啟困難，需要改為遠(yuǎn)方控制。

3.3 完善遙調(diào)問(wèn)題

結(jié)合年度檢修，對(duì)變壓器有載分接開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方控制設(shè)備及其回路進(jìn)行全面檢查、調(diào)試和完善，最終可全部實(shí)現(xiàn)變壓器有載分接開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方遙調(diào)功能。

3.4 完善遙視問(wèn)題

按照規(guī)程規(guī)定，110 kV變電站應(yīng)裝設(shè)圖像安全監(jiān)視系統(tǒng)，視頻信號(hào)應(yīng)上傳至遠(yuǎn)方監(jiān)控中心；同時(shí)應(yīng)具有與火災(zāi)和防盜報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能，并能在遠(yuǎn)方監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)畫(huà)面切換。目前共有35座無(wú)人值守變電站安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但效果不理想(帶寬為2 M光纖通道)，正在通過(guò)企業(yè)智能化升級(jí)方案逐年完善光纖通道。

3.5 通信中斷問(wèn)題

近些年共發(fā)生通信中斷79次，特別是會(huì)戰(zhàn)監(jiān)控中心發(fā)生多座無(wú)人值守變電站通信中斷和閃斷現(xiàn)象，調(diào)度中心處理及時(shí)，沒(méi)有造成大面積進(jìn)站值守。造成通信中斷原因主要有通道故障、通信設(shè)備故障、遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備故障、通信規(guī)約軟件設(shè)置錯(cuò)誤等，由于設(shè)備型號(hào)雜、廠家多，故障處理困難。此外，南五支線通信網(wǎng)以支鏈方式運(yùn)行，不具備自愈功能，一旦出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，張鐵匠、杏北、龍河等變電站數(shù)據(jù)無(wú)法上傳，存在較大隱患，已將其改造列入中油電能公司的智能化升級(jí)方案當(dāng)中，盡快形成通信環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。

3.6 完善系統(tǒng)功能問(wèn)題

考慮到智能化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，Web功能模塊將增設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)，以便管理者通過(guò)計(jì)算機(jī)即可登錄監(jiān)控系統(tǒng)瀏覽查詢，隨時(shí)掌握電網(wǎng)運(yùn)行情況。

3.7 移動(dòng)變實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)視功能問(wèn)題

目前，油田掛網(wǎng)運(yùn)行的移動(dòng)變電站有50座左右，考慮充分利用星火、會(huì)戰(zhàn)兩個(gè)監(jiān)控中心的現(xiàn)有條件，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)變“遙測(cè)、遙信”遠(yuǎn)方監(jiān)視，強(qiáng)化運(yùn)行管理，必要時(shí)增加周界防范報(bào)警系統(tǒng)或圖像安全監(jiān)視系統(tǒng)。

3.8 無(wú)人值守模式下運(yùn)行管理問(wèn)題

要細(xì)化完善規(guī)程制度建設(shè)。修訂完善公司運(yùn)行規(guī)程、巡視操作規(guī)程及其相關(guān)配套的管理制度，從規(guī)程制度上保障變電站無(wú)人值守的工作順利開(kāi)展。

要注重運(yùn)維人員素質(zhì)能力提升。隨著監(jiān)控系統(tǒng)的不斷升級(jí)，對(duì)監(jiān)控人員、巡視操作人員及通信自動(dòng)化專業(yè)維護(hù)人員的技術(shù)能力提出了更高要求，將通過(guò)強(qiáng)化技術(shù)培訓(xùn)、大力推行標(biāo)準(zhǔn)化等辦法全面提升運(yùn)維人員技術(shù)能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

大慶油田供電公司依靠科技進(jìn)步實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)，提升了電網(wǎng)運(yùn)行管理水平和安全可靠性。隨著電動(dòng)刀閘改造、集控“五遙”的投入，可大面積實(shí)現(xiàn)集控化操作管理，提升公司人力資源利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低運(yùn)行成本和建設(shè)成本，實(shí)現(xiàn)減人增效目標(biāo)。